WO2000006986A1 - Method for monitoring closed containers - Google Patents

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WO2000006986A1
WO2000006986A1 PCT/EP1999/005533 EP9905533W WO0006986A1 WO 2000006986 A1 WO2000006986 A1 WO 2000006986A1 EP 9905533 W EP9905533 W EP 9905533W WO 0006986 A1 WO0006986 A1 WO 0006986A1
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internal pressure
closure
closures
containers
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PCT/EP1999/005533
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Bernhard Heuft
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Heuft Systemtechnik Gmbh
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    • G01L17/00—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/3404—Sorting according to other particular properties according to properties of containers or receptacles, e.g. rigidity, leaks, fill-level
    • B07C5/3408—Sorting according to other particular properties according to properties of containers or receptacles, e.g. rigidity, leaks, fill-level for bottles, jars or other glassware
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/36—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting change in dimensions of the structure being tested

Definitions

  • the internal pressure characteristic is typically the oscillation frequency of the closures; in the case of flexible containers, such as PET bottles, the fill level.
  • Rigid containers for example glass bottles containing fruit juice or beer, have so far been checked for leaks by measuring the internal pressure. This test was carried out about 5 minutes after filling and closing. In the case of fruit juices which are filled in hot, a negative pressure is formed within this period by cooling, while in beer a slight excess pressure of 0.6 to 1.5 bar builds up due to the released CO 2 . A higher pressure builds up in fruit juices that are heated in a pasteurizer after sealing. It is known to determine this pressure by measuring the oscillation frequency of the container closure (DE-A-40 04 965 and DE-A-196 46 685). The measurements are subject to great uncertainty, since the measured frequency is obviously influenced by further parameters, which is why the international patent application "Method for testing closed-loop devices", which was filed at the same time
  • the invention is therefore based on the object of improving the reliability of the leak test or the closure in a method of the type mentioned at the beginning.
  • a criterion for the tightness or the correctness of the closure is derived from the determined value of the internal pressure.
  • the internal pressure does not need to be measured numerically. It is sufficient to determine a variable that is representative of the internal pressure, or only to determine whether this variable is above or below an empirically determined threshold value.
  • the time period between the attachment of the closures and the measurement of the internal pressure feature can be so great that a large number of containers are conveyed on the conveyor within this time period.
  • the measurement takes place after 10 minutes, for example.
  • the internal pressure characteristic can be measured after the pasteurizer.
  • this feature is measured twice, namely the first time when the closures are attached to the containers and the second time in the aforementioned time interval.
  • the deviation of the value obtained in the second measurement from the value obtained in the first measurement is therefore practically exclusively due to the change in the internal pressure, so that the difference in measured values indicates directly and generally even linearly the increase or decrease in the internal pressure.
  • closure parameters closure parameters
  • the internal pressure characteristic is measured from the measured value of this characteristic, based on empirical values which are given in value tables for which parameters are saved.
  • the measured values of the feature and the parameters can be attached directly to the container by means of the marking.
  • Another possibility is to number the containers by means of the marking and then to store in a computer for each container number the internal pressure feature measured when the closure was applied or the recorded closure parameters.
  • the numbering can be done periodically, because on the whole the containers are moved one after the other or come out of the pasteurizer. If the containers are already numbered consecutively or periodically, this numbering can be used to assign the recorded value or the parameters to the containers.
  • the marking preferably only contains information about the oscillation frequency of the closure, which was determined in the first measurement, the first measurement generally taking place immediately after the closure.
  • the second measurement for example if an overpressure has built up in a beer bottle sealed with a crown cap, a different frequency is measured, and usually a higher frequency. The increase in frequency is exclusively due to the excess pressure that has now built up.
  • the frequency is, for example, between 7 and 8 kHz, the differences between the individual bottles being caused by deviations in the thickness of the material of the crown cap and the different closing force of the closure heads (closure parameters). are conditional.
  • an overpressure of 1 bar has built up, which means that a frequency which is 0.7 kHz higher is measured in the second measurement which is then carried out.
  • This frequency increase is within the range of fluctuation, which is due to differences in the closure parameters.
  • a frequency measurement only after the internal pressure has built up would therefore not allow a reliable statement about the tightness of the bottle cap; one could not safely differentiate between frequency deviations caused by differences in the closure parameters and those due to the increase in internal pressure.
  • the marking can take the form of a barcode or barcode. In practice, this type of marking can be difficult since a barcode would then have to be affixed to the container or the closure, which is sometimes not accepted by consumers.
  • the marking can also be applied with UV ink.
  • the marking i.e. the assignment of certain recorded sizes to the containers can be done by transponders.
  • the container or the closure can also be magnetically marked. This can be done via the material of the container or closure, for example in the case of ferromagnetic material, or by using a magnetizable one Lacquer similar to that of computer disks. Basically, there is the possibility of proceeding analog or digitally, i.e. via the strength of the magnetic field or only via the direction. Both methods can also be combined.
  • Magnetic marking can be done in three different ways:
  • a disadvantage of the analog method is that you have to control effects that affect the strength of the magnetization. These include e.g. the inevitable fluctuations in the material thickness and composition of the closure.
  • This can be corrected by first impressing a writing pulse of a defined strength on the cover and reading it out.
  • the magnetizability of the lid can then be concluded from the height of the reading signal.
  • the necessary strength of the write pulse for information storage is then calculated on the basis of this information.
  • Another possibility of correction is to carry out the magnetization in several directions simultaneously. For example, in the cover plane and perpendicular to it.
  • the magnetization is then read out again in all three spatial directions and from the magnetization in two of the three directions the magnetization in the cover plane becomes e.g. calculated in the center of the lid.
  • the information is then in the angle of the vector of the total magnetic field strength above the cover plane. So no alignment of the bottle is necessary.
  • the effects of the magnetizability of the individual lids are eliminated.
  • the height tolerance is corrected at the same time.
  • Height tolerances of the bottles and thus the distance of the closure from the write or read head can also be actively measured and integrated into the evaluation of the magnetic field strength.
  • the distance between the read and write heads can also be actively tracked to the bottle height.
  • the digital method naturally has a better signal-to-noise ratio, since only the direction of the magnetic field is used as an information unit.
  • Different areas of the cover must therefore be magnetized in different directions.
  • the closure can be magnetized orthogonally to the cover plane in different orientations.
  • Simple patterns for magnetization are stripes of different polarity or, to maintain rotational symmetry, concentric rings of different polarity.
  • an increase in information density can also be achieved through a combination of analog and digital driving possible. For example, concentric rings of different orientations are applied to the closure and these are then added in several easily distinguishable levels of magnetic field strength. Each additional level then increases the number of the maximum possible amount of information (ie the different states).
  • both the magnetization and the readout of the closures are direction-independent, i.e. the pattern of the magnetization is rotationally symmetrical to the axis of rotation of the containers, e.g. of glass beverage bottles with crown caps or screw caps.
  • the closure can be magnetized in concentric rings. Another possibility is to store the information in the direction of the magnetization. Because of the required directional independence or rotational symmetry, only an angular range of 180 ° is available.
  • a current-carrying coil possibly with a highly permeable core, is sufficient for writing analog signals.
  • the strength of the analog signal is regulated by the coil current.
  • a field formation can be generated by suitable pole pieces of the soft magnetic core of the coil. If the rotational symmetry is to be preserved, it is easiest to apply the magnetizing pulse perpendicular to the lid plane.
  • the information is then contained in the amount and in the sign of the magnetization.
  • the coil is to be attached as a write head above the passing containers and a current pulse of corresponding strength is to be generated when a container is under the write head.
  • Simultaneous magnetization in several directions can be achieved by attaching two or more coils that are triggered at the same time.
  • magnetic field strength and magnetic field shape can of course be optimized by means of appropriately shaped pole shoes.
  • Magnetization patterns in concentric rings on the closure can be realized by nested coils, the direction and intensity of which are variable.
  • the magnetic field of a current-carrying wire is sufficient to align electron spins of the sealing material.
  • stripe patterns can be applied to the closures by parallel current-carrying wires. Patterns of ten stripes, for example, can be created in this way. Rotation-symmetrical magnetization patterns can be generated by wires in the form of a ring.
  • Points made of highly permeable material can be used to generate high magnetic field strengths that can align the orientation of the electron spins of the lid material locally.
  • the read head consists of one or more magnetic field sensors.
  • the information is reconstructed from their output signals using analysis software.
  • Hall sensors are sufficient for simple magnetization patterns. Magnetoresistive sensors which are significantly more sensitive than Hall sensors are preferably used. Of course, the much more expensive SQUIDs or the so-called GMRs (Giant Magnetic Resistivity Detectors) can also be used, but in general magnetoresistive sensors are sufficient and provide sufficient resolution to read out the magnetization patterns even at intervals of a few millimeters. Their output signals provide spatially resolved information about the amount and direction of the measured magnetic field.
  • the magnetic flux density B that can be achieved in the material does not only depend on the impressed external magnetic field strength H ext , but also from the history of the material.
  • Saturation magnetization and demagnetization of the closures are suitable as defined output magnetization.
  • Saturation magnetization is achieved through a very strong external magnetic field.
  • Demagnetization can be achieved by an alternating magnetic field of decreasing intensity, which is generated by a coil through which alternating current flows. If the container closure is moved past the extinguishing head, it automatically experiences a decreasing magnetic field, even if the coil current is constant.
  • an extinguishing head is therefore sufficient, which is attached at a short distance above the container closures passing underneath it and is fed with alternating current of constant strength.
  • the diameter of the erase head should be larger than the diameter of the closure to be demagnetized in order to be able to demagnetize it over the entire surface.
  • Pulse duration decreases to zero (see Fig. 1).
  • Pulse height is interrupted (see Fig. 2).
  • the coding or marking of the individual bottles is not only for checking the tightness of the closure of glass bottles, but also for measuring the tightness of
  • PET bottles can be used.
  • the fill level is measured immediately after the PET bottle has been closed and then at a later point in time and from the comparison it can then be determined very precisely whether the bottle is tight. Normally, the pressure builds up after closing, since C0 2 is released. The PET bottle expands a little and this causes the apparent level to drop by a certain amount. If the PET bottle leaks in the area of the liquid phase, the fill level drops more. On the other hand, if the leak is in the upper area, i.e. where the air bubble is located, the level does not decrease. In the case of plastic bottles, one can therefore compare the level at two points in time apart Leakage can be found.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment which relates to the testing of the tightness of beer bottles which are closed with a crown cap made of steel.
  • the bottles are transported at a short distance or even under dynamic pressure on a conveyor belt with a throughput of up to 80,000 bottles per hour.
  • the frequency of the mechanical vibrations of the closure of a filled bottle and fed on a link chain conveyor is measured. This is done in a known manner in that the closure is triggered by a short magnetic pulse and then the frequency of the oscillations of the closure is recorded by a microphone. This frequency is in the range of e.g. 7 to 8 kHz.
  • the closure is then demagnetized using an erase head.
  • a coil with a soft magnetic iron core serves as the quenching head, which is operated with a continuous alternating current of a frequency of approximately 100 Hz and a current of several amperes.
  • the diameter of the coil is 3 cm and is therefore slightly larger than the diameter of the closures to be described.
  • the coil has about 50 turns.
  • the erase head erases all existing signals on the lock; So completely demagnetizes all closures of the bottles that are passed 5 mm below it.
  • the write head is identical to the erase head and is supplied with a short direct current pulse between 1 and 10 amperes when the closure to be written is located directly below it at a distance of approximately 3 mm.
  • the write head aligns the Weiss areas of the ferromagnetic material perpendicular to the closure plane and the strength of the direct current pulse can be used to control the remaining magnetic field strength (remanence) of the closure material.
  • the right time for the magnetization pulse is determined by a light barrier that indicates the arrival of a container.
  • the closures are marked in the same way.
  • the closures are magnetized perpendicular to their surface.
  • Bottles whose closures have a frequency outside the range of 7 to 8 kHz are immediately discarded because they are obviously defective.
  • the range from 7 to 8 kHz is represented in analog form by the strength of the magnetization applied.
  • a frequency of 7 kHz is represented by a field strength of 1 Gauss measured at a distance of 3 mm from the shutter when the magnetic field is directed downwards and a frequency of 8 kHz is represented by a field strength of 1 Gauss when the magnetic field is directed upwards.
  • a total of 2 Gauss is therefore available for the reproduction of the frequency range from 7 to 8 kHz.
  • the intermediate area is interpolated approximately linearly.
  • the bottles then run through a labeler and after 5 minutes the magnetically encrypted information is first read out of the closure by means of the reading head.
  • An inductive distance meter also measures the vertical position of the shutter and thus the distance between the reading head and the shutter.
  • the read head is used in a uniaxial, magnetoresistive sensor.
  • the reading axis is aligned perpendicular to the closure plane, the distance to the closures is about 5 mm and the bottles are with the closures in the middle under the sensor carried out.
  • the sensor output signals of a few mV must then be electronically processed and amplified.
  • the differences in the height of the individual bottles are also corrected at this point, for which the signal from the inductive distance meter is processed. Both the deviations in the strength of the magnetization or in the read out signal that result during reading and during reading are corrected.
  • the transmitted information is then in the maximum stroke of the magnetic field strength of the closure just measured. This stroke is determined from the output signals of the magnetic sensor by the evaluation software and indicates the frequency of the mechanical vibrations of the closure determined during the first frequency measurement.
  • the readout is in turn triggered by a light barrier.
  • the current frequency of the mechanical vibrations of the closure is determined again.
  • the same procedure is used for this second measurement as for the first measurement. From the difference between the values for the mechanical vibrations of the closure obtained in the first and in the second measurement, the pressure built up in the bottle between the two measurements can now be determined.

Abstract

An internal pressure-dependent characteristic (internal pressure characteristic) is measured for containers. When the closures are applied to the containers, the internal pressure characteristic or parameters relating to the closures or containers required for the measurement of said internal pressure-dependent characteristic is detected. The containers are marked, at the very latest when said closures are applied, whereby said marking enables the values detected during the application of said closures to be allocated to the corresponding containers. The internal pressure of the container is determined on the basis of the value of the internal pressure characteristic measured after a certain amount of time has elapsed since the closures were applied and by comparison with the internal pressure characteristic measured during the application of the closure, taking into account the parameters thus detected.

Description

Verfahren zum Prüfen von Behälterverschlüssen Procedure for checking container closures
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit und des ordnungsgemäßen Verschlusses einer Mehrzahl von Behältern, die auf einer Bahn befördert werden, wobei die Behälter in kurzen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgen, wobei die Behälter durch Anbringen eines Verschlusses verschlossen werden und wobei ein vom Innendruck abhängendes Merkmal (=Innendruckmerkmal) der Behälter in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessen wird.The invention relates to a method for checking the tightness and correct closure of a plurality of containers which are conveyed on a track, the containers following one another in short time intervals, the containers being closed by applying a closure, and a feature which is dependent on the internal pressure (= Internal pressure characteristic) the container is measured at intervals after the closure has been fitted.
Bei starren Behältern wie Glasflaschen handelt es sich bei dem Innendruckmerkmal typischerweise um die Schwingungsfrequenz der Verschlüsse, bei flexiblen Behältern, wie PET-Flaschen, dagegen um den Füllstand.In the case of rigid containers such as glass bottles, the internal pressure characteristic is typically the oscillation frequency of the closures; in the case of flexible containers, such as PET bottles, the fill level.
Starre Behälter, z.B. Beispiel Glasfaschen, die Fruchtsaft oder Bier enthalten, sind bisher durch Messung des Innendrucks auf Dichtigkeit geprüft worden. Diese Prüfung wurde etwa 5 Minuten nach dem Füllen und Verschließen durchgeführt . Bei Fruchtsäften, die heiß eingefüllt werden, bildet sich inner- halb dieser Zeitspanne durch Abkühlung ein Unterdruck, während sich bei Bier durch das freiwerdende C02 ein geringer Überdruck von 0,6 bis 1,5 bar aufbaut. Bei Fruchtsäften, die nach dem Verschließen in einem Pasteur erhitzt werden, baut sich ein höherer Druck auf. Es ist bekannt, diesen Druck durch Messung der Schwingungsfrequenz des Behälterverschlusses zu ermitteln (DE-A-40 04 965 und DE-A-196 46 685) . Die Messungen sind mit einer großen Unsicherheit behaftet, da die gemessene Frequenz offensichtlich von weiteren Parametern beeinflußt wird, wozu auf die gleichzeitig eingereichte internationale Patentanmeldung "Verfahren zum Prüfen von verschlossenenRigid containers, for example glass bottles containing fruit juice or beer, have so far been checked for leaks by measuring the internal pressure. This test was carried out about 5 minutes after filling and closing. In the case of fruit juices which are filled in hot, a negative pressure is formed within this period by cooling, while in beer a slight excess pressure of 0.6 to 1.5 bar builds up due to the released CO 2 . A higher pressure builds up in fruit juices that are heated in a pasteurizer after sealing. It is known to determine this pressure by measuring the oscillation frequency of the container closure (DE-A-40 04 965 and DE-A-196 46 685). The measurements are subject to great uncertainty, since the measured frequency is obviously influenced by further parameters, which is why the international patent application "Method for testing closed-loop devices", which was filed at the same time
Behältern" (= DE-Patentanmeldung 198 34 218.7) verwieden wird. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, die Zuverlässigkeit der Prüfung der Dichtigkeit oder des Verschlusses zu verbessern.Containers "(= DE patent application 198 34 218.7) is used. The invention is therefore based on the object of improving the reliability of the leak test or the closure in a method of the type mentioned at the beginning.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst :According to the invention, this object is achieved by:
- daß beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern- That when attaching the closures to the containers
- das Innendruckmerkmal gemessen wird und/oder- The internal pressure characteristic is measured and / or
- Parameter der Verschlüsse oder Behälter, deren Kenntnis für die Ermittlung des Innendruckes aus der Messung des Innendruckmerkmals notwendig sind, erfaßt werden;- parameters of the closures or containers, the knowledge of which are necessary for the determination of the internal pressure from the measurement of the internal pressure characteristic, are recorded;
- daß die Behälter spätesten beim Anbringen des Verschlusses in einer Weise markiert werden, die eine Zuordnung der beim Anbringen der Verschlüsse gemessenen oder erfaßten Werte zu dem jeweiligen Behälter zuläßt,that the containers are marked at the latest when the closure is fitted, in such a way that the values measured or recorded when the closures are fitted can be assigned to the respective container,
- daß der Innendruck des Behälters aus dem in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessene Wert des Innendruckmerkmals- That the internal pressure of the container from the value of the internal pressure feature measured at a time interval after the closure has been fitted
- und Vergleich mit dem beim Anbringen des Verschlusses gemessenen Wert des Innendruckmerkmals bzw.- and comparison with the value of the internal pressure feature measured when the closure was fitted or
- unter Berücksichtigung der erfaßten Parameter ermittelt wird.- is determined taking into account the recorded parameters.
Aus dem ermittelten Wert des Innendrucks wird ein Kriterium für die Dichtigkeit oder die Ordnungsmäßigkeit des Verschlusses abgeleitet. Der Innendruck braucht dazu selbstverständlich nicht zahlenmäßig gemessen werden. Es genügt, eine Größe zu ermitteln, die für den Innendruck repräsentativ ist, oder auch nur festzustellen, ob diese Größe über oder unter einem empirisch ermittelten Schwellwert liegt.A criterion for the tightness or the correctness of the closure is derived from the determined value of the internal pressure. Of course, the internal pressure does not need to be measured numerically. It is sufficient to determine a variable that is representative of the internal pressure, or only to determine whether this variable is above or below an empirically determined threshold value.
Daß das Innendruckmerkmal der Behälter beim Anbringen der Verschlüsse erfaßt wird, bedeutet, daß diese Erfassung stattfindet, bevor der Innendruck ansteigt oder abfällt. Wird ein Parameter der Verschlüsse oder Behälter erfaßt, derenThe fact that the internal pressure characteristic of the containers is detected when the closures are fitted means that this detection takes place before the internal pressure rises or falls. If a parameter of the closures or containers is detected, their
Kenntnis für die Messung des Innendruckmerkmals notwendig ist, so genügt es, diesen Parameter zu erfassen, solange eine Verfolgung des betreffenden Behälters und damit eine Zuordnung noch möglich ist.Knowledge of the measurement of the internal pressure characteristic is necessary, it is sufficient to record this parameter as long as one Tracking the container in question and thus an assignment is still possible.
Die Zeitspanne zwischen dem Anbringen der Verschlüsse und der Messung des Innendruckmerkmals kann so groß sein, daß eine Vielzahl von Behältern innerhalb dieser Zeitspanne auf der Fördereinrichtung befördert wird.The time period between the attachment of the closures and the measurement of the internal pressure feature can be so great that a large number of containers are conveyed on the conveyor within this time period.
Bei C02-haltigen Getränken findet die Messung z.B. nach 10 Minuten statt. Bei Fruchtsäften, die pasteurisiert werden, kann das Innendruckmerkmal nach dem Pasteur gemessen werden.For drinks containing C0 2 , the measurement takes place after 10 minutes, for example. For fruit juices that are pasteurized, the internal pressure characteristic can be measured after the pasteurizer.
Bei der Verfahrensalternative, bei der beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern das Innendruckmerkmal erfaßt wird, wird dieses Merkmal zweimal gemessen, nämlich das erste Mal beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern und das zweite Mal in dem erwähnten zeitlichen Abstand. Die erste Messung entspricht dann dem Innendruck Null, so daß dieser Wert im wesentlichen nur von den Eigenschaften des Verschlusses und/oder des Verschließkopfes (=Verschlußparameter) abhängt. Die Abweichung des bei der zweiten Messung erhaltenen Wertes von dem bei der ersten Messung erhaltenen Wert ist daher praktisch ausschließlich auf die Änderung des Innendrucks zurückzuführen, so daß die Messwertdifferenz unmittelbar und im allgemeinen sogar linear die Erhöhung oder Erniedrigung des Innendrucks anzeigt.In the case of the method alternative in which the internal pressure feature is detected when the closures are attached to the containers, this feature is measured twice, namely the first time when the closures are attached to the containers and the second time in the aforementioned time interval. The first measurement then corresponds to the internal pressure zero, so that this value essentially depends only on the properties of the closure and / or the closure head (= closure parameter). The deviation of the value obtained in the second measurement from the value obtained in the first measurement is therefore practically exclusively due to the change in the internal pressure, so that the difference in measured values indicates directly and generally even linearly the increase or decrease in the internal pressure.
Werden dagegen beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern die Eigenschaften des Verschlusses und/oder des Verschließkop- fes (= Verschlußparameter) erfaßt, so wird dann bei der späteren Messung des Innendruckmerkmals aus dem gemessenen Wert dieses Merkmals der Innendruck anhand von Erfahrungswerten, die in Wertetabellen für die Parameter gespeichert sind, ermittelt. Man hat dann sozusagen für jeden Verschließkopf und/oder zusätzlich für jeden Verschlußtyp einen eigenen Parametersatz und Schwellwert für die gemessene Frequenz bei starren Behältern bzw. des Füllstandes bei Kunststoffbehäl- tern, mit denen die ermittelte Frequenz bzw. der ermittelte Füllstand verglichen werden. Der Einfluß der Eigenschaften des Verschlußrohlings oder aufgebrachten Verschlusses, z.B Materialstärke und Compound-Menge) , und der Eigenschaften des Verschließkopfes, z.B. die Verschließkraft, auf die Schwingungsfrequenz des aufgebrachten Verschlusses, wird in der gleichzeitig eingereichten internationalen Patentanmeldung "Verfahren zum Prüfen von verschlossenen Behältern" (= DE- Patentanmeldung 198 34 218.7) erläutert.If, on the other hand, the properties of the closure and / or of the closure head (= closure parameters) are recorded when the closures are attached to the containers, then when the internal pressure characteristic is measured later, the internal pressure is measured from the measured value of this characteristic, based on empirical values which are given in value tables for which parameters are saved. One then has, as it were, a separate parameter set and threshold value for the measured frequency for rigid containers or the fill level for plastic containers for each closing head and / or additionally for each closure type. with which the determined frequency or the determined fill level are compared. The influence of the properties of the closure blank or applied closure, for example material thickness and compound quantity), and the properties of the closing head, for example the sealing force, on the oscillation frequency of the applied closure is described in the international patent application "Method for testing closed containers", which was filed at the same time. (= DE patent application 198 34 218.7) explained.
Durch die Markierung der Behälter wird eine dauerhafte Zuordnung des beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Wertes des Merkmals oder der anderen Parameter zu den einzelnen Behältern ermöglicht .By marking the containers, a permanent assignment of the value of the feature or the other parameters recorded when the closures are attached to the individual containers is made possible.
Die gemessenen Werte des Merkmals und die Parameter können mittels der Markierung unmittelbar an dem Behälter angebracht werden.The measured values of the feature and the parameters can be attached directly to the container by means of the marking.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Behälter mittels der Markierung durchzunumerieren und in einem Computer dann bei jeder Behälternummer das beim Anbringen des Verschlusses gemessene Innendruckmerkmal oder die erfaßten Verschlußparameter zu hinterlegen. Die Durchnumerierung kann periodisch er- folgen, da im großen und ganzen die Behälter der Reihe nach weiterbewegt werden oder aus dem Pasteur herauskommen. Falls die Behälter bereits fortlaufend oder periodisch numeriert sind, so kann diese Numerierung für die Zuordnung des erfaßten Wertes bzw. der Parameter zu den Behältern verwendet werden.Another possibility is to number the containers by means of the marking and then to store in a computer for each container number the internal pressure feature measured when the closure was applied or the recorded closure parameters. The numbering can be done periodically, because on the whole the containers are moved one after the other or come out of the pasteurizer. If the containers are already numbered consecutively or periodically, this numbering can be used to assign the recorded value or the parameters to the containers.
Bei starren Behältern wie Glasflaschen enthält die Markierung vorzugsweise jedoch nur eine Information über die Schwingungs- frequenz des Verschlusses, die bei der ersten Messung ermittelt wurde, wobei die erste Messung im allgemeinen un- mittelbar nach dem Verschließen stattfindet. Wie erwähnt, hängt diese Schwingungsfrequenz in erster Linie vom Verschlußtyp und der Schließkraft des Verschließkopfs (=Verschlußpara- meter) ab. Bei der zweiten Messung, wenn sich z.B. in einer mit einem Kronkorken verschlossenen Bierflasche ein Überdruck aufgebaut hat, wird eine davon abweichende Frequenz gemessen, und zwar meistens eine höhere Frequenz . Die Frequenzerhöhung ist dabei ausschließlich auf den inzwischen aufgebauten Überdruck zurückzuführen. Bei der ersten Messung, die unmittelbar nach dem Aufdrücken des Kronkorkens durchgeführt wird, beträgt die Frequenz z.B. zwischen 7 und 8 kHz, wobei die Unterschiede zwischen den einzelnen Flaschen durch Abweichungen in der Stärke des Materials des Kronkorkens und der unterschiedlichen Schließkraft der Verschließköpfe (Verschlußparameter) bedingt sind. Nach 5 Minuten hat sich z.B. ein Überdruck von 1 bar aufgebaut, was dazu führt, daß bei der dann durchgeführten zweiten Messung eine um 0,7 kHz höhere Frequenz gemessen wird. Diese Frequenzerhöhung liegt innerhalb der Schwankungsbreite, die durch Unterschiede in den Verschlußparametern bedingt ist. Eine Frequenzmessung nur nach Aufbau des Innendrucks würde daher nicht eine zuverlässige Aussage über die Dichtigkeit des Flaschenverschlusses ermöglichen; man könnte nicht sicher zwischen Frequenzabweichungen unterscheiden, die durch Unterschiede der Verschlußparameter verursacht sind, und solchen, die auf die Erhöhung des Innendrucks zurückzuführen sind.In the case of rigid containers such as glass bottles, however, the marking preferably only contains information about the oscillation frequency of the closure, which was determined in the first measurement, the first measurement generally taking place immediately after the closure. As mentioned, this oscillation frequency depends primarily on the type of closure and the closing force of the closing head (= closing para- meters). In the second measurement, for example if an overpressure has built up in a beer bottle sealed with a crown cap, a different frequency is measured, and usually a higher frequency. The increase in frequency is exclusively due to the excess pressure that has now built up. In the first measurement, which is carried out immediately after the crown cap is pressed on, the frequency is, for example, between 7 and 8 kHz, the differences between the individual bottles being caused by deviations in the thickness of the material of the crown cap and the different closing force of the closure heads (closure parameters). are conditional. After 5 minutes, for example, an overpressure of 1 bar has built up, which means that a frequency which is 0.7 kHz higher is measured in the second measurement which is then carried out. This frequency increase is within the range of fluctuation, which is due to differences in the closure parameters. A frequency measurement only after the internal pressure has built up would therefore not allow a reliable statement about the tightness of the bottle cap; one could not safely differentiate between frequency deviations caused by differences in the closure parameters and those due to the increase in internal pressure.
Die Markierung kann in Form eines Bar- oder Strichcodes erfol- gen. In der Praxis kann diese Art der Markierung auf Schwierigkeiten stoßen, da dann auf dem Behälter oder dem Verschluß ein Strichcode angebracht werden müßte, was von den Verbrauchern bisweilen nicht akzeptiert würde. Auch mit UV-Tinte kann die Markierung aufgebracht werden. Die Markierung, d.h. die Zuordnung bestimmter erfaßter Größen zu den Behältern, kann durch Transponder erfolgen.The marking can take the form of a barcode or barcode. In practice, this type of marking can be difficult since a barcode would then have to be affixed to the container or the closure, which is sometimes not accepted by consumers. The marking can also be applied with UV ink. The marking, i.e. the assignment of certain recorded sizes to the containers can be done by transponders.
Statt mit dem Bar- oder Strichcode, mittels UV-Tinte oder Transponder kann man den Behälter oder den Verschluß auch mag- netisch markieren. Dies kann einmal über das Material des Behälters oder Verschlusses, z.B. bei ferromagnetischem Material, oder durch die Verwendung eines magnetisierbaren Lackes ähnlich wie bei Computerdisketten erfolgen. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, analog oder digital zu verfahren, also über die Stärke des Magnetfeldes oder nur über die Richtung. Beide Verfahren lassen sich auch kombinieren.Instead of using the bar or bar code, using UV ink or transponders, the container or the closure can also be magnetically marked. This can be done via the material of the container or closure, for example in the case of ferromagnetic material, or by using a magnetizable one Lacquer similar to that of computer disks. Basically, there is the possibility of proceeding analog or digitally, i.e. via the strength of the magnetic field or only via the direction. Both methods can also be combined.
Die magnetische Markierung kann nach drei verschiedene Verfahren erfolgen:Magnetic marking can be done in three different ways:
a) Analoge Verschlüsselung der Information b) Analoge Verschlüsselung der Information mit Referenz- markierung c) Digitale Verschlüsselung der Informationa) Analog encryption of the information b) Analog encryption of the information with reference marking c) Digital encryption of the information
Ein Nachteil der analogen Methode ist, daß man Effekte kontrollieren muß, die die Stärke der Magnetisierung beeinflussen. Dazu gehören z.B. die unvermeidlichen Schwankungen der Materialstärke und -Zusammensetzung des Verschlusses. Dies läßt sich dadurch korrigieren, daß zunächst ein Schreibimpuls definierter Stärke auf den Deckel aufgeprägt wird und dieser ausgelesen wird. Aus der Höhe des Lesesignals kann dann auf die Magnetisierbarkeit des Deckels geschlossen werden. Aufgrund dieser Information wird dann die nötige Stärke des Schreibimpulses zur Informationsspeicherung berechnet. Eine andere Korrekturmöglichkeit besteht darin, die Magnetisierung gleichzeitig in mehreren Richtungen vorzunehmen. Beispielsweise in der Deckelebene und senkrecht dazu. Die Magnetisierung wird dann in allen drei Raumrichtungen wieder ausgelesen und aus der Magnetisierung in zwei der drei Richtungen wird die Magnetisierung in der Deckelebene z.B. im Mittelpunkt des Deckels errechnet. Die Information steckt dann im Winkel des Vektors der Gesamtmagnetfeldstärke über der Deckelebene. So ist keine Ausrichtung der Flasche notwendig ist. Die Effekte der Magnetisierbarkeit der einzelnen Deckel werden herausgerechnet .A disadvantage of the analog method is that you have to control effects that affect the strength of the magnetization. These include e.g. the inevitable fluctuations in the material thickness and composition of the closure. This can be corrected by first impressing a writing pulse of a defined strength on the cover and reading it out. The magnetizability of the lid can then be concluded from the height of the reading signal. The necessary strength of the write pulse for information storage is then calculated on the basis of this information. Another possibility of correction is to carry out the magnetization in several directions simultaneously. For example, in the cover plane and perpendicular to it. The magnetization is then read out again in all three spatial directions and from the magnetization in two of the three directions the magnetization in the cover plane becomes e.g. calculated in the center of the lid. The information is then in the angle of the vector of the total magnetic field strength above the cover plane. So no alignment of the bottle is necessary. The effects of the magnetizability of the individual lids are eliminated.
Bei der analogen Verschlüsselung der Information sind ferner die Höhentoleranzen der Flaschen zu berücksichtigen. Mögliche Maßnahmen:With the analog encryption of the information, the height tolerances of the bottles must also be taken into account. Possible actions:
Bei dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem zunächst ein Schreibimpuls definierter Stärke auf den Verschluß aufgeprägt wird, wird zugleich die Höhentoleranz korrigiert . Höhentoleranzen der Flaschen und damit der Abstand des Verschlusses zum Schreib- bzw. Lesekopf lassen sich auch aktiv messen und in die Auswertung der Magnetfeldstärke integrieren. Schließlich kann auch noch der Abstand des Schreib -und Lesekopfes aktiv der Flaschenhöhe nachgeführt werden.In the method described above, in which a write pulse of defined strength is first impressed on the closure, the height tolerance is corrected at the same time. Height tolerances of the bottles and thus the distance of the closure from the write or read head can also be actively measured and integrated into the evaluation of the magnetic field strength. Finally, the distance between the read and write heads can also be actively tracked to the bottle height.
Diese Nachteile der analogen Methode lassen sich auch dadurch beheben, daß ein Referenzimpuls gleichbleibender Stärke auf den Verschluß aufgebracht wird. Dieser konstante Referenzimpuls wird dann zur Rekonstruktion der Information im variablen Schreibimpuls wieder verwendet. Damit sind gleichzeitig die oben beschriebenen Probleme gelöst .These disadvantages of the analog method can also be remedied by applying a reference pulse of constant strength to the closure. This constant reference pulse is then used again to reconstruct the information in the variable write pulse. This also solves the problems described above.
Die digitale Methode hat naturgemäß eine besseres Signal-zu- Rauschverhältnis, da nur die Richtung des Magnetfeldes als Informationseinheit verwendet wird. Es müssen also unterschiedliche Bereiche des Deckels in verschiedenen Richtungen magnetisiert werden. Beispielsweise läßt sich der Verschluß orthogonal zur Deckelebene in unterschiedlichen Orientierungen magnetisieren. Einfache Muster für die Magnetisierung sind Streifen unterschiedlicher Polarität oder, um die Rotationssymmetrie zu bewahren, konzentrische Ringe unterschiedlicher Polarität.The digital method naturally has a better signal-to-noise ratio, since only the direction of the magnetic field is used as an information unit. Different areas of the cover must therefore be magnetized in different directions. For example, the closure can be magnetized orthogonally to the cover plane in different orientations. Simple patterns for magnetization are stripes of different polarity or, to maintain rotational symmetry, concentric rings of different polarity.
Alle diese Methoden sind möglich. Sie unterscheiden sich nur in der Aufwendigkeit des Verfahrens, sowie in der erzielbaren Informationsmenge, die in die Markierung gepackt werden kann.All of these methods are possible. They differ only in the complexity of the process and in the amount of information that can be packed into the marking.
Letztendlich ist eine Steigerung der Informationsdichte auch durch eine Kombination des analogen und des digitalen Ver- fahrens möglich. Beispielsweise bringt man konzentrische Ringe unterschiedlicher Orientierung auf den Verschluß auf und diese dann noch in mehreren leicht voneinander zu unterscheidenden Stufen der Magnetfeldstärke. Jede zusätzliche Stufe erhöht dann die Anzahl der maximalen möglichen Informationsmenge (d.h. der unterschiedbaren Zustände) .Ultimately, an increase in information density can also be achieved through a combination of analog and digital driving possible. For example, concentric rings of different orientations are applied to the closure and these are then added in several easily distinguishable levels of magnetic field strength. Each additional level then increases the number of the maximum possible amount of information (ie the different states).
Vorzugsweise erfolgt sowohl das Magnetisieren als auch das Auslesen der Verschlüsse richtungsunabhängig, d.h. das Muster der Magnetisierung ist rotationssymmetrisch zur Rotationsachse der Behälter, z.B. von Getränkeflaschen aus Glas mit Kronkorken oder Schraubverschluß. Man kann dazu den Verschluß, wie bereits erwähnt, in konzentrischen Ringen magnetisieren. Eine andere Möglichkeit ist, in der Richtung der Magnetisierung die Information zu speichern. Wegen der geforderten Richtungsunabhängigkeit oder RotationsSymmetrie steht dabei nur ein Winkelbereich von insgesamt 180° zur Verfügung.Preferably, both the magnetization and the readout of the closures are direction-independent, i.e. the pattern of the magnetization is rotationally symmetrical to the axis of rotation of the containers, e.g. of glass beverage bottles with crown caps or screw caps. For this purpose, as already mentioned, the closure can be magnetized in concentric rings. Another possibility is to store the information in the direction of the magnetization. Because of the required directional independence or rotational symmetry, only an angular range of 180 ° is available.
Was die Konstruktion des Schreibkopfes betrifft, so ist zum Schreiben analoger Signale bereits eine stromdurchflossene Spule eventuell mit hochpermeablem Kern ausreichend. Die Stärke des analogen Signals wird durch den Spulenstrom geregelt. Eine Feldformung läßt sich durch geeignete Polschuhe des weichmagnetischen Kerns der Spule erzeugen. Soll die Rotationssymmetrie bewahrt werden, so ist es am einfachsten, den Magnetisierungsimpuls senkrecht zur Deckelebene aufzubringen. Die Information ist dann im Betrag und im Vorzeichen der Magnetisierung enthalten. Dazu ist die Spule als Schreibkopf über den vorbeilaufenden Behältern anzubringen und ein Stromimpuls entsprechender Stärke zu erzeugen, wenn sich ein Behälter unter dem Schreibkopf befindet.As far as the design of the write head is concerned, a current-carrying coil, possibly with a highly permeable core, is sufficient for writing analog signals. The strength of the analog signal is regulated by the coil current. A field formation can be generated by suitable pole pieces of the soft magnetic core of the coil. If the rotational symmetry is to be preserved, it is easiest to apply the magnetizing pulse perpendicular to the lid plane. The information is then contained in the amount and in the sign of the magnetization. For this purpose, the coil is to be attached as a write head above the passing containers and a current pulse of corresponding strength is to be generated when a container is under the write head.
Eine gleichzeitige Magnetisierung in mehreren Richtungen läßt sich durch Anbringung von zwei oder mehr Spulen, die gleich- zeitig getriggert werden realisieren. Auch hier lassen sich natürlich Magnetfeldstärke und Magnetfeldform durch entsprechend geformte Polschuhe optimieren. Magnetisierungsmuster in konzentrischen Ringen auf dem Verschluß lassen sich durch ineinandergeschachtelte Spulen realisieren, deren Stromrichtung und Stromstärke variabel sind.Simultaneous magnetization in several directions can be achieved by attaching two or more coils that are triggered at the same time. Here too, magnetic field strength and magnetic field shape can of course be optimized by means of appropriately shaped pole shoes. Magnetization patterns in concentric rings on the closure can be realized by nested coils, the direction and intensity of which are variable.
Bereits das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Drahtes reicht aus, um Elektronenspins des Verschlußmaterials auszurichten. Beispielsweise lassen sich also durch parallele stromdurchflossene Drähte Streifenmuster auf die Verschlüsse aufbringen. Muster von beispielsweise zehn Streifen lassen sich so erzeugen. Rotationssymmetrische Magnetisierungsmuster lassen sich entsprechend durch Drähte in Ringform erzeugen.The magnetic field of a current-carrying wire is sufficient to align electron spins of the sealing material. For example, stripe patterns can be applied to the closures by parallel current-carrying wires. Patterns of ten stripes, for example, can be created in this way. Rotation-symmetrical magnetization patterns can be generated by wires in the form of a ring.
Durch Spitzen aus hochpermeablem Material lassen sich punkt- weise hohe Magnetfeldstärken erzeugen, die die Orientierung der Elektronenspins des Deckelmaterials lokal ausrichten können.Points made of highly permeable material can be used to generate high magnetic field strengths that can align the orientation of the electron spins of the lid material locally.
Der Lesekopf besteht je nach Komplexität der Muster aus einem oder mehreren Magnetfeldsensoren. Aus deren Ausgangssignalen wird durch eine Analysesoftware die Information wieder rekonstruiert. Für einfache Magnetisierungsmuster genügen Hall- Sensoren. Vorzugsweise werden magnetoresistive Sensoren verwendet, die wesentlich empfindlicher sind als Hall-Senso- ren. Auch die wesentlich teureren SQUIDs oder die sogenannten GMRs (Giant Magnetic Resistivity Detektoren) sind natürlich einsetzbar, im allgemeinen reichen jedoch magnetoresistive Sensoren aus und liefern eine ausreichende Auflösung, um die Magnetisierungsmuster auch im Abstand von einigen Millimetern wieder auszulesen. Ihre Ausgangssignale liefern ortsaufgelöste Informationen über Betrag und Richtung des gemessenen Magnetfeldes .Depending on the complexity of the pattern, the read head consists of one or more magnetic field sensors. The information is reconstructed from their output signals using analysis software. Hall sensors are sufficient for simple magnetization patterns. Magnetoresistive sensors which are significantly more sensitive than Hall sensors are preferably used. Of course, the much more expensive SQUIDs or the so-called GMRs (Giant Magnetic Resistivity Detectors) can also be used, but in general magnetoresistive sensors are sufficient and provide sufficient resolution to read out the magnetization patterns even at intervals of a few millimeters. Their output signals provide spatially resolved information about the amount and direction of the measured magnetic field.
Bei der Magnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe ist die Abhängigkeit von der Vorgeschichte also die Hysterese zu beachten. Die im Material erzielbare magnetische Flußdichte B hängt nicht nur von der aufgeprägten äußeren Magnetfeldstärke Hext ab, sondern auch von der Vorgeschichte des Materials.When magnetizing ferromagnetic materials, the dependence on the previous history must be taken into account, i.e. the hysteresis. The magnetic flux density B that can be achieved in the material does not only depend on the impressed external magnetic field strength H ext , but also from the history of the material.
Es ist daher sowohl für das analoge als auch in eingeschränkter Form für das digitale Verfahren der Magnetisierung von Vorteil für alle Verschlüsse eine definierte Ausgangsmagnetisierung erzeugen, um die Reproduzierbarkeit der Schreibimpulse zu erhöhen. Das bedeutet, man braucht noch einen zusätzlichen Löschkopf, der dem Schreibkopf vorgelagert ist.It is therefore advantageous to generate a defined output magnetization for all closures, both for the analog and also for the digital method of magnetization, in order to increase the reproducibility of the write pulses. That means you need an additional erase head, which is upstream of the write head.
Als definierte Ausgangsmagnetisierung eignen sich zum einen eine Sättigungsmagnetisierung und zum anderen eine Entmagnetisierung der Verschlüsse. Sättigungsmagnetisierung erreicht man durch ein sehr starkes äußeres Magnetfeld. Entmagnetisierung läßt sich durch ein magnetischen Wechselfeld abnehmender Intensität erreichen, das man durch eine wechseistromdurch- flossene Spule erzeugt . Wird der Behälterverschluß am Löschkopf vorbeigeführt, so erfährt er dabei automatisch ein abnehmendes Magnetfeld, auch wenn der Spulenstrom konstant ist. Zur Entmagnetisierung reicht daher ein Löschkopf aus, der in geringem Abstand über den unter ihm durchlaufenden Behälterverschlüssen angebracht ist und mit Wechselstrom konstanter Stärke gespeist wird. Der Durchmesser des Löschkopfes soll größer als der Durchmesser des zu entmagnetisierenden Verschlusses sein, um diesen vollflächig entmagnetisieren zu können.Saturation magnetization and demagnetization of the closures are suitable as defined output magnetization. Saturation magnetization is achieved through a very strong external magnetic field. Demagnetization can be achieved by an alternating magnetic field of decreasing intensity, which is generated by a coil through which alternating current flows. If the container closure is moved past the extinguishing head, it automatically experiences a decreasing magnetic field, even if the coil current is constant. For demagnetization, an extinguishing head is therefore sufficient, which is attached at a short distance above the container closures passing underneath it and is fed with alternating current of constant strength. The diameter of the erase head should be larger than the diameter of the closure to be demagnetized in order to be able to demagnetize it over the entire surface.
Beim Schreiben selbst stellt sich eine ähnliche Problematik, wenn der Schreibkopf mit Spulen mit weichmagnetischen Spulenkernen arbeitet. Nach einem Schreibimpuls hoher Feldstärke kann man keinen Schreibimpuls gleicher Richtung erzeugen, der kleiner ist als die zum ersten Impuls gehörende Remanenz . Zur Lösung dieses Problems kann man folgende Maßnahmen ergreifen:A similar problem arises when writing itself if the write head works with coils with soft magnetic coil cores. After a write pulse of high field strength, it is not possible to generate a write pulse of the same direction that is smaller than the remanence belonging to the first pulse. The following measures can be taken to solve this problem:
a) Nur den Bereich zwischen Remanenz und Sättigungsmagnetisierung als Dynamikbereich des Schreibkopfes nutzen. b) Zwischen den Flaschen einen Lδschimpuls für den Schreibkopf mittels Wechselstrom geben. c) Nicht den Strom, sondern das Magnetfeld des Schreibimpulses vorgeben. Das Magnetfeld muß dann gemessen werden und die Ströme des Schreibkopfes entsprechend geregelt werden.a) Use only the area between remanence and saturation magnetization as the dynamic range of the print head. b) Use an alternating current to erase the print head between the bottles. c) Do not specify the current, but the magnetic field of the write pulse. The magnetic field must then be measured and the currents of the write head regulated accordingly.
Das elegantere Verfahren ist natürlich den Schreibkopf und den Löschkopf in einem Kopf zu integrieren. Damit entmagnetisiert man gleichzeitig die Verschlüsse und den Schreibkopf. Dazu muß man nur einen geeigneten Schreibimpuls generieren. Wieder gibt es zwei Verfahren, die in der Zeichnung verdeutlicht sind:The more elegant method is of course to integrate the write head and the erase head in one head. This demagnetizes the caps and the write head at the same time. All you have to do is generate a suitable write pulse. Again there are two methods that are illustrated in the drawing:
a) Über den gewünschten Gleichspannungsimpuls wird ein hoher abnehmender Wechselstrom gelegt, der während dera) A high decreasing alternating current is placed over the desired DC voltage pulse, which during the
Impulsdauer auf Null zurückgeht (siehe Fig. 1) .Pulse duration decreases to zero (see Fig. 1).
b) Mittels eines hohen Wechselstroms wird die gesamte Hysteresekurve für jeden Verschluß (und das Spulen- kernmaterial ! ) durchfahren. Bei der gewünschtenb) The entire hysteresis curve for each shutter (and the coil core material!) is traversed by means of a high alternating current. At the desired one
Impulshöhe wird abgebrochen (siehe Fig. 2) .Pulse height is interrupted (see Fig. 2).
Das Kodieren oder Markieren der einzelnen Flaschen ist nicht nur für die Kontrolle der Dichtigkeit des Verschlusses von Glasflaschen, sondern auch zur Messung der Dichtigkeit vonThe coding or marking of the individual bottles is not only for checking the tightness of the closure of glass bottles, but also for measuring the tightness of
PET-Flaschen einsetzbar. Man mißt dazu den Füllstand unmittelbar nach dem Verschließen der PET-Flasche und dann zu einem späteren Zeitpunkt und aus dem Vergleich kann man dann sehr genau feststellen, ob die Flasche dicht ist. Normalerweise baut sich nach dem Verschließen der Druck auf, da C02 frei wird. Die PET-Flasche dehnt sich etwas aus und dadurch sinkt der scheinbare Füllstand um einen bestimmten Betrag. Ist die PET-Flasche im Bereich der flüssigen Phase undicht, so sinkt der Füllstand stärker. Ist das Leck dagegen im oberen Bereich, also wo sich die Luftblase befindet, so sinkt der Füllstand nicht . Bei Kunststoffflaschen kann daher durch den Vergleich des Füllstandes zu zwei auseinanderliegenden Zeitpunkten eine Undichtigkeit festgestellt werden.PET bottles can be used. For this purpose, the fill level is measured immediately after the PET bottle has been closed and then at a later point in time and from the comparison it can then be determined very precisely whether the bottle is tight. Normally, the pressure builds up after closing, since C0 2 is released. The PET bottle expands a little and this causes the apparent level to drop by a certain amount. If the PET bottle leaks in the area of the liquid phase, the fill level drops more. On the other hand, if the leak is in the upper area, i.e. where the air bubble is located, the level does not decrease. In the case of plastic bottles, one can therefore compare the level at two points in time apart Leakage can be found.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert, das sich auf die Prüfung der Dichtigkeit von Bierflaschen bezieht, die mit einem Kronkorken aus Stahl verschlossen werden. Die Flaschen werden in geringem Abstand oder sogar unter Staudruck auf einem Förderband mit einem Durchsatz von bis zu 80 000 Flaschen pro Stunde befördert .The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment which relates to the testing of the tightness of beer bottles which are closed with a crown cap made of steel. The bottles are transported at a short distance or even under dynamic pressure on a conveyor belt with a throughput of up to 80,000 bottles per hour.
Für die Prüfung der Dichtigkeit und des ordnungsgemäßen Verschlusses wird eine Einrichtung mit einer ersten Einrichtung zum Messen der Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses, mit einem Löschkopf, mit einem Schreibkopf, mit einem Lesekopf und mit einer zweiten Einrichtung zum Messen der Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses sowie der jeweils zugehörigen Elektronik verwendet:For testing the tightness and the correct closure, a device with a first device for measuring the frequency of the mechanical vibrations of the closure, with an erase head, with a write head, with a read head and with a second device for measuring the frequency of the mechanical vibrations of the Closure and the associated electronics used:
Als erstes wird die Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses einer gefüllten und auf einem Gliederkettenförderer zugeführten Flasche gemessen. Dies erfolgt in bekannter Weise, indem durch einen kurzen magnetischen Impuls der Verschluß angestoßen wird und dann durch ein Mikrofon die Frequenz der Schwingungen des Verschlusses aufgenommen wird. Diese Frequenz liegt im Bereich von z.B. 7 bis 8 kHz.First of all, the frequency of the mechanical vibrations of the closure of a filled bottle and fed on a link chain conveyor is measured. This is done in a known manner in that the closure is triggered by a short magnetic pulse and then the frequency of the oscillations of the closure is recorded by a microphone. This frequency is in the range of e.g. 7 to 8 kHz.
Der Verschluß wird dann mittels eines Löschkopfes entmagnetisiert . Als Löschkopf dient eine Spule mit weichmagnetischem Eisenkern, die mit einem Dauerwechselstrom einer Frequenz von etwa 100 Hz und einer Stromstärke von mehreren Ampere betrieben wird. Der Durchmesser der Spule beträgt 3 cm und ist damit etwas größer als der Durchmesser der zu beschreibenden Verschlüsse. Die Spule hat etwa 50 Windungen. Der Löschkopf löscht sämtliche vorhandene Signale auf dem Verschluß; ent- magnetisiert also vollständig alle Verschlüsse der Flaschen, die in einem Abstand von 5 mm unter ihm hindurchgeführt werden. Der Schreibkopf ist baugleiche zu dem Löschkopf und wird mit einem kurzen Gleichstromimpuls zwischen 1 und 10 Ampere gespeist, wenn sich der zu beschreibende Verschluß direkt unter ihm im Abstand von etwa 3 mm befindet. Der Schreibkopf richtet die Weißschen Bezirke des ferromagnetischen Materials senkrecht zur Verschlußebene aus und über die Stärke des Gleichstromimpulses kann man die verbleibende Magnetfeldstärke (Remanenz) des Verschlußmaterials steuern. Den richtigen Zeitpunkt für den Magnetisierungsimpuls bestimmt man durch eine Lichtschranke, die die Ankunft eines Behälters anzeigt.The closure is then demagnetized using an erase head. A coil with a soft magnetic iron core serves as the quenching head, which is operated with a continuous alternating current of a frequency of approximately 100 Hz and a current of several amperes. The diameter of the coil is 3 cm and is therefore slightly larger than the diameter of the closures to be described. The coil has about 50 turns. The erase head erases all existing signals on the lock; So completely demagnetizes all closures of the bottles that are passed 5 mm below it. The write head is identical to the erase head and is supplied with a short direct current pulse between 1 and 10 amperes when the closure to be written is located directly below it at a distance of approximately 3 mm. The write head aligns the Weiss areas of the ferromagnetic material perpendicular to the closure plane and the strength of the direct current pulse can be used to control the remaining magnetic field strength (remanence) of the closure material. The right time for the magnetization pulse is determined by a light barrier that indicates the arrival of a container.
Die Markierung der Verschlüsse erfolgt analog. Die Verschlüsse werden senkrecht zu ihrer Fläche magnetisiert. Flaschen, deren Verschlüsse eine Frequenz außerhalb des Bereichs von 7 bis 8 kHz haben, werden sofort ausgesondert, da sie offensichtlich defekt sind. Der Bereich von 7 bis 8 kHz wird in analoger Form durch die Stärke der aufgebrachten Magnetisierung wiedergegeben. Eine Frequenz von 7 kHz wird durch eine im Abstand von 3 mm vom Verschluß gemessene Feldstärke von 1 Gauß bei nach unten gerichtetem Magnetfeld und eine Frequenz von 8 kHz durch eine Feldstärke von 1 Gauß bei nach oben gerichtetem Magnetfeld wiedergegeben. Insgesamt steht daher für die Wiedergabe des Frequenzbereichs von 7 bis 8 kHz ein Bereich von 2 Gauß zur Verfügung. Der Zwischenbereich wird etwa linear interpoliert .The closures are marked in the same way. The closures are magnetized perpendicular to their surface. Bottles whose closures have a frequency outside the range of 7 to 8 kHz are immediately discarded because they are obviously defective. The range from 7 to 8 kHz is represented in analog form by the strength of the magnetization applied. A frequency of 7 kHz is represented by a field strength of 1 Gauss measured at a distance of 3 mm from the shutter when the magnetic field is directed downwards and a frequency of 8 kHz is represented by a field strength of 1 Gauss when the magnetic field is directed upwards. A total of 2 Gauss is therefore available for the reproduction of the frequency range from 7 to 8 kHz. The intermediate area is interpolated approximately linearly.
Die Flaschen laufen dann durch einen Etikettierer und nach 5 Minuten wird zunächst mittels des Lesekopfes die magnetisch verschlüsselte Information aus dem Verschluß ausgelesen. Durch einen induktiven Abstandsmesser wird auch die vertikale Position des Verschlusses und damit der Abstand zwischen Lesekopf und Verschluß gemessen.The bottles then run through a labeler and after 5 minutes the magnetically encrypted information is first read out of the closure by means of the reading head. An inductive distance meter also measures the vertical position of the shutter and thus the distance between the reading head and the shutter.
Als Lesekopf dient in einachsiger, magnetoresistiver Sensor. Die Leseachse ist senkrecht zur Verschlußebene ausgerichtet, der Abstand zu den Verschlüssen beträgt etwa 5 mm und die Flaschen werden mit den Verschlüssen mittig unter dem Sensor durchgeführt. Die Ausgangssignale des Sensors von einigen mV müssen dann noch elektronisch aufbereitet und verstärkt werden. An dieser Stelle findet auch eine Korrektur der Unterschiede in der Höhe der einzelnen Flaschen statt, wozu das Signal des induktiven Abstandsmesser verarbeitet wird. Es werden dabei sowohl die sich beim Schreiben als auch die sich beim Lesen ergebenden Abweichungen der Stärke der Magnetisierung bzw. des ausgelesenen Signals korrigiert. Die übertragene Information steckt dann im maximalen Hub der Magnetfeldstärke des gerade gemessenen Verschlusses . Dieser Hub wird aus den Ausgangssignalen des Magnetsensors von der Auswertesoftware bestimmt und gibt die bei der ersten Frequenzmessung ermittelte Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses an. Das Auslesen wird wiederum durch eine Licht- schranke getriggert .The read head is used in a uniaxial, magnetoresistive sensor. The reading axis is aligned perpendicular to the closure plane, the distance to the closures is about 5 mm and the bottles are with the closures in the middle under the sensor carried out. The sensor output signals of a few mV must then be electronically processed and amplified. The differences in the height of the individual bottles are also corrected at this point, for which the signal from the inductive distance meter is processed. Both the deviations in the strength of the magnetization or in the read out signal that result during reading and during reading are corrected. The transmitted information is then in the maximum stroke of the magnetic field strength of the closure just measured. This stroke is determined from the output signals of the magnetic sensor by the evaluation software and indicates the frequency of the mechanical vibrations of the closure determined during the first frequency measurement. The readout is in turn triggered by a light barrier.
Schließlich wird nochmals die aktuelle Frequenz der mechanischen Schwingungen des Verschlusses ermittelt. Bei dieser zweiten Messung wird das gleiche Verfahren wie bei der ersten Messung angewandt. Aus dem Unterschied der bei der ersten und bei der zweiten Messung erhaltenen Werte für die mechanischen Schwingungen des Verschlusses kann nun der sich zwischen beiden Messungen in der Flasche aufgebaute Druck bestimmt werden.Finally, the current frequency of the mechanical vibrations of the closure is determined again. The same procedure is used for this second measurement as for the first measurement. From the difference between the values for the mechanical vibrations of the closure obtained in the first and in the second measurement, the pressure built up in the bottle between the two measurements can now be determined.
Während die Absolutwerte der Frequenzen sehr stark von den Verschlußparametern abhängen, wird der Frequenzunterschied davon nicht beeinflußt . Die mit dem Einschreiben und Auslesen der magnetischen Markierung verbundenen Fehler sind wesentlich kleiner als die Frequenzverschiebung durch die Verschlußparameter.While the absolute values of the frequencies depend very much on the shutter parameters, the frequency difference is not affected by this. The errors associated with the writing and reading of the magnetic marking are significantly smaller than the frequency shift due to the closure parameters.
Zeigt der festgestellte Frequenzunterschied einen unzulässig kleinen Innendruck an, so ist die ein Anzeichen für einen undichten Verschluß und wird die betreffende Flasche ausgesondert . If the frequency difference found indicates an impermissibly low internal pressure, this is an indication of a leaky closure and the bottle in question is discarded.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit und/oder des ordnungsgemäßen Verschlusses eines Behälters, der zusammen mit einer Vielzahl gleicher Behälter auf einer Bahn befördert wird, wobei die Behälter in kurzen zeitlichen Abständen aufeinanderfolgen, wobei die Behälter durch Anbringen eines Verschlusses verschlossen werden und wobei ein vom Innendruck abhängendes Merkmal (=Innendruckmerkmal) der Behälter in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,1. A method for checking the tightness and / or the correct closure of a container which is transported together with a plurality of identical containers on a track, the containers being in short time intervals, the containers being closed by applying a closure, and wherein a feature dependent on the internal pressure (= internal pressure feature) of the container is measured at a time interval after the closure has been fitted, characterized in that
- daß beim Anbringen der Verschlüsse an den Behältern- That when attaching the closures to the containers
- das Innendruckmerkmal gemessen wird und/oder- The internal pressure characteristic is measured and / or
- Parameter der Verschlüsse oder Behälter, deren Kenntnis für die Ermittlung des Innendruckes aus der Messung des Innendruckmerkmals notwendig sind, erfaßt werden;- parameters of the closures or containers, the knowledge of which are necessary for the determination of the internal pressure from the measurement of the internal pressure characteristic, are recorded;
- daß die Behälter spätesten beim Anbringen des Verschlusses in einer Weise markiert werden, die eine Zuordnung der beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Werte zu dem jeweiligen Behälter zuläßt,that the containers are marked at the latest when the closure is fitted in such a way that the values recorded when the closures are attached can be assigned to the respective container,
- daß der Innendruck des Behälters aus dem in zeitlichem Abstand nach dem Anbringen des Verschlusses gemessene Wert des Innendruckmerkmals- That the internal pressure of the container from the value of the internal pressure feature measured at a time interval after the closure has been fitted
- und Vergleich mit dem beim Anbringen des Verschlusses gemessenen Wert des Innendruckmerkmals bzw.- and comparison with the value of the internal pressure feature measured when the closure was fitted or
- unter Berücksichtigung der erfaßten Parameter ermittelt wird.- is determined taking into account the recorded parameters.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Innendruckmerkmals in einem zeitlichen Abstand zum Anbringen der Verschlüsse erfolgt, der so groß ist, daß eine Vielzahl von Behältern innerhalb dieser Zeit- spanne auf der Bahn befördert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the internal pressure feature is carried out at a time interval for attaching the closures, which is so large that a plurality of containers within this time span is transported on the train.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Anbringen der Verschlüsse das Innendruckmerkmal erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung den für den jeweiligen Behälter erfaßten Wert des Innendruckmerkmals wiedergibt .3. The method according to claim 1, wherein when attaching the closures, the internal pressure feature is detected, characterized in that the marking reflects the value of the internal pressure feature recorded for the respective container.
4. Verfahren man nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung in einer Magnetisierung des Verschlusses besteht.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the marking consists in magnetizing the closure.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung des Verschlusses Daten in analoger Form enthält .5. The method according to claim 4, characterized in that the magnetization of the closure contains data in an analog form.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Behälter und die Verschlüsse aus starrem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innendruckmerkmal die Schwingungsfrequenz der Verschlüsse ist und daß die Markierung die beim Anbringen der Verschlüsse erfaßte Schwingungsfrequenz wiedergibt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the container and the closures consist of rigid material, characterized in that the internal pressure feature is the oscillation frequency of the closures and that the marking reproduces the oscillation frequency detected when the closures are attached.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Behälter aus flexiblem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innendruckmerkmal der Füllstand ist und daß die Markierung den beim Anbringen der Verschlüsse erfaßten Füllstand wiedergibt. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the containers are made of flexible material, characterized in that the internal pressure feature is the level and that the marking reflects the level detected when the closures are attached.
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